JPH05324011A - Pid controller - Google Patents

Pid controller

Info

Publication number
JPH05324011A
JPH05324011A JP12341592A JP12341592A JPH05324011A JP H05324011 A JPH05324011 A JP H05324011A JP 12341592 A JP12341592 A JP 12341592A JP 12341592 A JP12341592 A JP 12341592A JP H05324011 A JPH05324011 A JP H05324011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deviation
manipulated variable
pid
fuzzy
operation amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12341592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masazo Ishibashi
政三 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chino Corp
Original Assignee
Chino Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chino Corp filed Critical Chino Corp
Priority to JP12341592A priority Critical patent/JPH05324011A/en
Publication of JPH05324011A publication Critical patent/JPH05324011A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce the degree that an overshoot or undershoot is caused as to all kind of controlled systems, to lighten the burden on an operator and shorten an adjustment time, and to perform stable control which is short in arithmetic time even if a PID constant is not adjusted so strictly. CONSTITUTION:A PID arithmetic means 1 performs the PID operation of the deviation of a measured value PV from a controlled system from a previously set value SV and outputs a manipulated variable mv corresponding to the result of the PID arithmetic to a manipulated variable correction output means 3. A fuzzy arithmetic means 2 operates a corrected manipulated variable hv for the value of the deviation of the measured value PV from the controlled system according to a membership function wherein the upper and lower limit values of the value of the deviation are fixed according to a predetermined fuzzy rule, and outputs the corrected manipulated variable hv to the manipulated variable correction output means 3. The manipulated variable correction output means 3 corrects the manipulated variable mv obtained by the PID arithmetic means 1 according to the corrected manipulated variable hv and outputs a final manipulated variable MV as a control signal of the controlled system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気炉内の温
度、湿度、圧力等の現象を予め設定されたプログラムパ
ターンに従って制御する調節計に適用され、各現象を制
御するにあたってPID定数の各パラメータを補正して
操作量を出力するPID制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to a controller for controlling phenomena such as temperature, humidity and pressure in an electric furnace according to a preset program pattern. The present invention relates to a PID control device that corrects parameters and outputs a manipulated variable.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば制御対象として電気炉等の各種熱
処理を行う場合には、定値またはプログラム調節計が多
用されている。この調節計では、例えば図10に示すよ
うに予め設定されたプログラムパターンに従って定値あ
るいは台形制御が行われる。さらに説明すると、電気炉
内に配設された熱電対等からの測定値PVと予め設定さ
れたプログラムパターンによる設定値SVとの比較によ
り得られる偏差をPID演算し、このPID演算された
後の出力である操作量MVに基づいて電気炉内の温度、
湿度、圧力等の現象の制御を行っていた。
2. Description of the Related Art For example, when various heat treatments such as an electric furnace are to be controlled, a fixed value or program controller is often used. In this controller, for example, as shown in FIG. 10, constant value or trapezoidal control is performed according to a preset program pattern. More specifically, the deviation obtained by comparing the measured value PV from the thermocouple or the like arranged in the electric furnace with the set value SV according to the preset program pattern is PID-calculated, and the output after the PID-calculated is calculated. The temperature in the electric furnace based on the manipulated variable MV
It controlled the phenomena such as humidity and pressure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の調
節計では、測定値PVが設定値SVに収束して偏差が無
くなるようにPID演算して電気炉内の各現象の制御を
行っているが、実際には、外乱の影響で測定値PVが設
定値SVに収束して安定するまでに時間がかかり、図1
0に示すようなオーバシュートOSあるいはアンダシュ
ートUSの制御誤差が発生して制御不安定な状態が必ず
生じていた。また、このオーバシュートOSあるいはア
ンダシュートUSによる制御誤差は、この種の調節計の
制御において最も嫌われるもので、この誤差分だけ無駄
なエネルギーを多く消費するという等の問題があった。
By the way, in this type of controller, PID calculation is performed so that the measured value PV converges to the set value SV and the deviation is eliminated, and each phenomenon in the electric furnace is controlled. However, in actuality, it takes time for the measured value PV to converge to the set value SV and stabilize due to the influence of the disturbance.
The control error of the overshoot OS or the undershoot US as shown in 0 occurred, and the control became unstable. Further, the control error due to the overshoot OS or the undershoot US is the most disliked in the control of this type of controller, and there is a problem that a large amount of wasted energy is consumed by this error.

【0004】また、PID定数の各パラメータは制御対
象に伴って変わるため、その都度、オペレータがPID
制御器内におけるPID定数の各パラメータの調整を行
っていた。ところが、オーバシュートOSあるいはアン
ダシュートUSの生ずる度合いは、調整によって決まる
ことから、常に正確な調整が要求され、調整時間を要
し、このことがオペレータの作業負担となっていた。
Further, since each parameter of the PID constant changes depending on the control target, the operator must change the PID constant each time.
Each parameter of the PID constant in the controller was adjusted. However, since the degree of occurrence of the overshoot OS or the undershoot US is determined by the adjustment, accurate adjustment is always required and adjustment time is required, which is a work burden on the operator.

【0005】そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、あらゆる制御対象
に対してオーバシュートあるいはアンダシュートの生ず
る度合を減少でき、オペレータにかかる負担が軽減して
調整時間の短縮が図れ、PID定数の調整がそれほど厳
密でなくても、演算時間が速く安定した制御が行えるP
ID制御装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to reduce the degree of occurrence of overshoot or undershoot with respect to any controlled object and reduce the burden on the operator. Therefore, the adjustment time can be shortened, and even if the adjustment of the PID constant is not so strict, the calculation time is fast and stable control can be performed.
It is to provide an ID control device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による請求項1のPID制御装置は、予め設
定された設定値と、制御対象からの測定値との偏差をP
ID演算し、該PID演算された値に対応する操作量を
出力するPID制御装置において、予め決められたファ
ジィルールに従って前記偏差の大きさあるいは該偏差の
変化率の少なくとも一方の上下限値が固定とされたメン
バーシップ関数に基づいて前記制御対象からの測定値の
偏差の大きさあるいは該偏差の変化率から修正操作量を
演算するファジィ演算手段と、該ファジィ演算手段が演
算した修正操作量に基づいて前記PID演算された値を
補正して操作量を出力する操作量補正出力手段とを備え
たことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a PID control device according to a first aspect of the present invention uses a deviation P between a preset set value and a measured value from a controlled object.
In a PID control device that calculates an ID and outputs a manipulated variable corresponding to the PID-calculated value, an upper and lower limit value of at least one of the magnitude of the deviation and the change rate of the deviation is fixed according to a predetermined fuzzy rule. Fuzzy calculation means for calculating the correction operation amount from the magnitude of the deviation of the measured value from the controlled object or the rate of change of the deviation based on the membership function, and the correction operation amount calculated by the fuzzy operation means. And a manipulated variable correction output unit that corrects the PID-calculated value based on the output and outputs a manipulated variable.

【0007】また、請求項2のPID制御装置は、予め
設定された設定値と、制御対象からの測定値との偏差を
PID演算し、該PID演算された値に対応する操作量
を出力するPID制御装置において、予め決められたフ
ァジィルールに従って前記偏差の大きさあるいは該偏差
の変化率の少なくとも一方の上下限値が可変とされたメ
ンバーシップ関数に基づいて前記制御対象からの測定値
の偏差の大きさあるいは該偏差の変化率から修正操作量
を演算するファジィ演算手段と、前記偏差の大きさある
いは該偏差の変化率に応じて前記ファジィ演算手段を順
次切り換えて選択する選択手段と、該選択手段により選
択されたファジィ演算手段が演算した修正操作量に基づ
いて前記PID演算された値を補正して操作量を出力す
る操作量補正出力手段とを備えたことを特徴としてい
る。
Further, a PID control device according to a second aspect performs a PID calculation of a deviation between a preset set value and a measured value from a controlled object, and outputs an operation amount corresponding to the PID calculated value. In a PID control device, the deviation of the measured value from the controlled object is based on a membership function in which the upper and lower limit values of at least one of the magnitude of the deviation and the rate of change of the deviation are variable according to a predetermined fuzzy rule. The fuzzy computing means for computing the correction operation amount from the magnitude of the deviation or the rate of change of the deviation, and the selection means for sequentially switching and selecting the fuzzy computing means according to the magnitude of the deviation or the rate of change of the deviation. A manipulated variable correction output for correcting the value calculated by the PID based on the corrected manipulated variable calculated by the fuzzy calculating unit selected by the selecting unit and outputting the manipulated amount. It is characterized in that a stage.

【0008】[0008]

【作用】請求項1の発明におけるPID演算手段1は、
予め設定された設定値SVと、制御対象からの測定値P
Vとの偏差EをPID演算し、このPID演算された結
果に対応する操作量mvを操作量補正出力手段3に出力
する。ファジィ演算手段2は予め決められたファジィル
ールに従って偏差Eの大きさあるいは偏差Eの変化率Δ
Eの少なくとも一方の上下限値EU,ED(あるいはΔ
EU,ΔED)が固定とされたメンバーシップ関数に基
づいて制御対象からの測定値PVの偏差Eの大きさある
いは偏差Eの変化率ΔEから修正操作量hvを演算し、
この修正操作量hvを操作量補正出力手段3に出力す
る。操作量補正出力手段3では、修正操作量hvに基づ
いてPID演算手段1による操作量mvを補正して最終
的な操作量MVを制御対象の制御信号として出力する。
The PID calculating means 1 in the invention of claim 1 is
The preset value SV and the measured value P from the controlled object
The deviation E from V is calculated by PID, and the manipulated variable mv corresponding to the result of this PID calculation is output to the manipulated variable correction output means 3. The fuzzy calculation means 2 measures the magnitude of the deviation E or the change rate Δ of the deviation E according to a predetermined fuzzy rule.
At least one of the upper and lower limit values EU, ED (or Δ
The correction operation amount hv is calculated from the magnitude of the deviation E of the measured value PV from the controlled object or the change rate ΔE of the deviation E based on the membership function in which EU, ΔED) is fixed,
This corrected manipulated variable hv is output to the manipulated variable correction output means 3. The manipulated variable correction output means 3 corrects the manipulated variable mv by the PID computing means 1 based on the corrected manipulated variable hv and outputs the final manipulated variable MV as a control signal for the controlled object.

【0009】また、請求項2の発明では、複数台のファ
ジィ演算手段2のメンバーシップ関数が予め決められた
ファジィルールに従って偏差Eの大きさあるいは偏差E
の変化率ΔEの少なくとも一方の上下限値EU,ED
(あるいはΔEU,ΔED)が可変とされており、この
ファジィ演算手段2は偏差Eの大きさあるいは偏差Eの
変化率ΔEに応じて順次切り換えて選択される。そし
て、選択されたファジィ演算手段2により修正操作量h
vが演算され、操作量補正出力手段3はこの修正操作量
hvに基づいてPID演算による操作量mvを補正して
最終的な操作量MVを制御対象の制御信号として出力す
る。
According to the second aspect of the present invention, the membership function of the plurality of fuzzy calculation means 2 is the magnitude of the deviation E or the deviation E according to a predetermined fuzzy rule.
Upper and lower limit values EU, ED of at least one of the rate of change ΔE of
(Or .DELTA.EU, .DELTA.ED) is variable, and the fuzzy computing means 2 is sequentially switched and selected according to the magnitude of the deviation E or the rate of change .DELTA.E of the deviation E. Then, the correction operation amount h is selected by the selected fuzzy calculation means 2.
v is calculated, and the manipulated variable correction output means 3 corrects the manipulated variable mv by PID calculation based on the corrected manipulated variable hv, and outputs the final manipulated variable MV as a control signal of the control target.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明によるPID制御装置の第1
実施例を示すブロック構成図である。以下に説明する各
実施例によるPID制御装置は、例えば制御対象として
電気炉内の温度、湿度、圧力等の現象を制御する調節計
に適用されるもので、各現象を制御する際にPID演算
によって得られた操作量の補正を行っている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first PID controller according to the present invention.
It is a block diagram showing an example. The PID control device according to each embodiment described below is applied to, for example, a controller that controls phenomena such as temperature, humidity, and pressure in an electric furnace as a control target, and performs PID calculation when controlling each phenomenon. The manipulated variable obtained by is corrected.

【0011】まず、第1実施例のPID制御装置は、P
ID演算手段1、ファジィ演算手段2A(2)、操作量
補正出力手段3を備えて構成されている。PID演算手
段1は制御対象として例えば電気炉内に配設された熱電
対からの測定値PVと、例えば予め設定されたプログラ
ムパターンの設定値SVとが入力しており、この測定値
PVと設定値SVとの偏差E(=SV−PV)を演算
し、この偏差Eに基づく操作量(例えば電気炉内のヒー
タを駆動するための電力に相当)mvを操作量補正出力
手段3に出力している。
First, in the PID control device of the first embodiment,
It is configured to include an ID calculation means 1, a fuzzy calculation means 2A (2), and an operation amount correction output means 3. The PID calculation means 1 receives a measured value PV from, for example, a thermocouple arranged in an electric furnace as a control target, and a preset value SV of a preset program pattern, for example. A deviation E (= SV-PV) from the value SV is calculated, and an operation amount (e.g., equivalent to electric power for driving a heater in the electric furnace) mv based on the deviation E is output to the operation amount correction output means 3. ing.

【0012】ファジィ演算手段2AはPID演算手段1
と並列に設けられ、PID演算手段1と同様に測定値P
Vと設定値SVとが入力している。このファジィ演算手
段2Aは測定値PVと設定値SVとの間に偏差Eが生じ
た場合、後述する予め決められたファジィルールに従っ
て偏差Eの大きさの上下限値EU,EDが例えばED=
−10〜EU=+10に固定されたメンバーシップ関数
に基づいて偏差Eの状態から修正操作量hvを演算して
操作量補正出力手段3に出力している。
The fuzzy calculating means 2A is a PID calculating means 1
And the measured value P, which is provided in parallel with the PID calculation means 1.
V and the set value SV are input. When the deviation E occurs between the measured value PV and the set value SV, the fuzzy calculation means 2A determines the upper and lower limit values EU and ED of the deviation E to be ED =, for example, according to a predetermined fuzzy rule described later.
Based on the membership function fixed to −10 to EU = + 10, the corrected manipulated variable hv is calculated from the state of the deviation E and is output to the manipulated variable correction output means 3.

【0013】操作量補正出力手段3は例えば加算器等で
構成され、PID演算手段1からの操作量mvと、ファ
ジィ演算手段2Aが演算した修正操作量hvとを加算し
て操作量mvを補正し、この加算値に対応する最終的な
操作量MVを制御対象の制御信号(例えばヒータの駆動
信号)として出力している。
The operation amount correction output means 3 is composed of, for example, an adder or the like, and corrects the operation amount mv by adding the operation amount mv from the PID operation means 1 and the corrected operation amount hv calculated by the fuzzy operation means 2A. Then, the final manipulated variable MV corresponding to this added value is output as a control signal (for example, a heater drive signal) for the control target.

【0014】なお、この操作量補正出力手段3は測定値
PVと設定値SVとの間に偏差Eが生じていない場合、
PID演算手段1から入力される操作量mvをそのまま
最終的な操作量MVとして出力している。
When the deviation E between the measured value PV and the set value SV does not occur in the manipulated variable correction output means 3,
The manipulated variable mv input from the PID calculation means 1 is output as it is as the final manipulated variable MV.

【0015】次に、上記のように構成されるPID制御
装置の動作を図2に従って説明する。今、ファジィルー
ルの一例として、 (1)もし、偏差Eが正ならば、操作量を上げる。 (2)もし、偏差Eが零ならば、操作量をそのまま維持
する。 (3)もし、偏差Eが負ならば、操作量を下げる。 の3つのルールを与え、PID演算手段1に入力される
測定値PVと設定値SVとの間に偏差E=+3が生じた
とする。
Next, the operation of the PID control device configured as described above will be described with reference to FIG. As an example of the fuzzy rule, (1) If the deviation E is positive, the operation amount is increased. (2) If the deviation E is zero, the manipulated variable is maintained as it is. (3) If the deviation E is negative, decrease the operation amount. It is assumed that a deviation E = + 3 is generated between the measured value PV and the set value SV input to the PID calculation means 1 by applying the three rules.

【0016】すると、ファジィ演算手段2Aでは、ま
ず、各ルールの一致度を求める。すなわち、ルール
(1)では、偏差+3であるから、メンバーシップ関数
A1より度合Wは0.6となる(図2(a)参照)。次
に、ルール(2)では、偏差+3であるから、メンバー
シップ関数A2より度合Wは0.4となる(図2(b)
参照)。さらに、ルール(3)では、偏差+3であるか
ら、メンバーシップ関数A3より度合Wは0となる(図
2(c)参照)。
Then, the fuzzy calculation means 2A first obtains the degree of coincidence of each rule. That is, in the rule (1), since the deviation is +3, the degree W is 0.6 from the membership function A1 (see FIG. 2A). Next, in the rule (2), since the deviation is +3, the degree W is 0.4 from the membership function A2 (FIG. 2 (b)).
reference). Further, in rule (3), the deviation is +3, so the degree W is 0 from the membership function A3 (see FIG. 2 (c)).

【0017】ここで、各ルール(1),(2),(3)
の結論部に求めた度合を当てはめると、結論部のメンバ
ーシップ関数は、ちょうど度合Wでカットされたメンバ
ーシップ関数B1,B2,B3になる。次に、度合Wで
カットされた結論部の各ルール(1),(2),(3)
のメンバーシップ関数B1,B2,B3を図2(d)の
ように1つに合成し、囲まれた境界部分の面積の重心を
求める。
Here, each rule (1), (2), (3)
When the degree obtained in the conclusion part is applied, the membership functions in the conclusion part become the membership functions B1, B2, B3 cut by the degree W. Next, each rule (1), (2), (3) of the conclusion part cut by the degree W
The membership functions B1, B2 and B3 of 1 are combined into one as shown in FIG. 2D, and the center of gravity of the area of the enclosed boundary portion is obtained.

【0018】そして、求めた重心を操作量軸(X軸)に
向かって垂直に下ろし、操作量軸との交点が修正操作量
hv(=+1.5)となる。この修正操作量hvは操作
量補正出力手段3においてPID演算手段1で演算され
た操作量mvに加算され、操作量mvに修正が施された
後、最終的な操作量MVとして制御対象に出力される。
Then, the obtained center of gravity is lowered vertically toward the operation amount axis (X axis), and the intersection with the operation amount axis becomes the corrected operation amount hv (= + 1.5). This corrected manipulated variable hv is added to the manipulated variable mv calculated by the PID computing means 1 in the manipulated variable correction output means 3 to correct the manipulated variable mv, and then output to the control target as the final manipulated variable MV. To be done.

【0019】次に、図3はPID制御装置の第2実施例
を示しており、第1実施例と同一の構成要素には同一番
号を付している。この実施例によるPID制御装置は、
測定値PVと設定値SVとの間の偏差Eの変化率ΔEが
変化した場合、ファジィ演算手段2B(2)が後述する
予め決められたファジィルールに従って偏差Eの変化率
ΔEの上下限値ΔEU,ΔEDが例えばΔED=−8〜
ΔEU=+12と固定されたメンバーシップ関数に基づ
いて偏差Eの変化率ΔEから修正操作量hvを演算し、
操作量補正出力手段3がPID演算手段1からの操作量
mvと修正操作量hvとを加算して操作量mvを補正
し、この加算値に対応する最終的な操作量MVを制御対
象の制御信号(例えばヒータの駆動信号)として出力し
ている。
Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the PID control device, and the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. The PID controller according to this embodiment is
When the rate of change ΔE of the deviation E between the measured value PV and the set value SV changes, the fuzzy calculation means 2B (2) causes the upper and lower limit value ΔEU of the rate of change ΔE of the deviation E according to a predetermined fuzzy rule described later. , ΔED is, for example, ΔED = −8
Based on the fixed membership function of ΔEU = + 12, the corrected manipulated variable hv is calculated from the change rate ΔE of the deviation E,
The operation amount correction output means 3 adds the operation amount mv from the PID calculation means 1 and the corrected operation amount hv to correct the operation amount mv, and the final operation amount MV corresponding to the added value is controlled as a control target. It is output as a signal (for example, a heater drive signal).

【0020】次に、上記のように構成されるPID制御
装置の動作を図4に従って説明する。今、ファジィルー
ルの一例として、 (1)もし、偏差Eの変化率ΔEが正で大きければ、操
作量を下げる。 (2)もし、偏差Eの変化率ΔEが零ならば、操作量を
そのまま維持する。 (3)もし、偏差Eの変化率ΔEが正で小さければ、操
作量を上げる。 の3つのルールを与え、PID演算手段1に入力される
測定値PVと設定値SVとの間に偏差Eの変化率ΔE=
+1が生じたとする。
Next, the operation of the PID controller constructed as described above will be described with reference to FIG. Now, as an example of the fuzzy rule, (1) If the rate of change ΔE of the deviation E is positive and large, the operation amount is reduced. (2) If the rate of change ΔE of the deviation E is zero, the manipulated variable is maintained as it is. (3) If the rate of change ΔE of the deviation E is positive and small, increase the operation amount. And the change rate ΔE = of the deviation E between the measured value PV and the set value SV input to the PID calculation means 1.
Suppose +1 occurs.

【0021】すると、ファジィ演算手段2Bでは、ま
ず、各ルールの一致度を求める。すなわち、ルール
(1)では、偏差Eの変化率ΔEが+1であるから、メ
ンバーシップ関数A1より度合Wは0.6となる(図4
(a)参照)。次に、ルール(2)では、偏差Eの変化
率ΔEが+1であるから、メンバーシップ関数A2より
度合Wは0.4となる(図4(b)参照)。さらに、ル
ール(3)では、偏差Eの変化率ΔEが+1であるか
ら、メンバーシップ関数A3より度合Wは0となる(図
4(c)参照)。
Then, the fuzzy calculation means 2B first obtains the degree of coincidence of each rule. That is, in rule (1), since the rate of change ΔE of the deviation E is +1, the degree W is 0.6 from the membership function A1 (FIG. 4).
(See (a)). Next, in rule (2), since the rate of change ΔE of the deviation E is +1, the degree W is 0.4 from the membership function A2 (see FIG. 4B). Further, in the rule (3), the rate of change ΔE of the deviation E is +1 and therefore the degree W is 0 from the membership function A3 (see FIG. 4C).

【0022】ここで、各ルール(1),(2),(3)
の結論部に求めた度合を当てはめると、結論部のメンバ
ーシップ関数は、ちょうど度合Wでカットされたメンバ
ーシップ関数B1,B2,B3になる。次に、度合Wで
カットされた結論部の各ルール(1),(2),(3)
のメンバーシップ関数B1,B2,B3を図4(d)の
ように1つに合成し、囲まれた境界部分の面積の重心を
求める。
Here, each rule (1), (2), (3)
When the degree obtained in the conclusion part is applied, the membership functions in the conclusion part become the membership functions B1, B2, B3 cut by the degree W. Next, each rule (1), (2), (3) of the conclusion part cut by the degree W
The membership functions B1, B2 and B3 of 1 are combined into one as shown in FIG. 4D, and the center of gravity of the area of the enclosed boundary portion is obtained.

【0023】そして、求めた重心を操作量軸(X軸)に
向かって垂直に下ろし、操作量軸との交点が修正操作量
hv(=−0.5)となる。この修正操作量hvは操作
量修正出力手段3においてPID演算手段1で演算され
た操作量mvに加算され、操作量mvに修正が施された
後、最終的な操作量MVとして制御対象に出力される。
Then, the obtained center of gravity is lowered vertically toward the operation amount axis (X axis), and the intersection with the operation amount axis becomes the corrected operation amount hv (= -0.5). This corrected manipulated variable hv is added to the manipulated variable mv calculated by the PID computing means 1 in the manipulated variable correction output means 3 to correct the manipulated variable mv, and then output as the final manipulated variable MV to the controlled object. To be done.

【0024】次に、図5はPID制御装置の第3実施例
を示しており、第1,第2実施例と同一の構成要素には
同一番号を付している。この実施例によるPID制御装
置は、上述した第1実施例および第2実施例のPID制
御装置を組み合わせたもので、この実施例におけるファ
ジィ演算手段2C(2)は、予め決められたファジィル
ールに従って偏差Eの大きさの上下限値EU,EDが例
えばED=−10〜EU=+10に、また、偏差Eの変
化率ΔEの上下限値ΔEU,ΔEDが例えばΔED=−
8〜ΔEU=+12に固定されたメンバーシップ関数に
基づいて偏差Eおよび変化率ΔEから修正操作量hvを
演算しており、操作量補正出力手段3はファジィ演算手
段2Cからの修正操作量hvをPID演算手段1からの
操作量mvに加算して最終的な操作量MVを制御対象に
出力している。
Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the PID controller, and the same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals. The PID control device according to this embodiment is a combination of the PID control devices of the first and second embodiments described above, and the fuzzy calculation means 2C (2) in this embodiment follows a predetermined fuzzy rule. The upper and lower limit values EU, ED of the magnitude of the deviation E are, for example, ED = -10 to EU = + 10, and the upper and lower limit values ΔEU, ΔED of the change rate ΔE of the deviation E are, for example, ΔED =-.
The correction operation amount hv is calculated from the deviation E and the change rate ΔE based on the membership function fixed to 8 to ΔEU = + 12, and the operation amount correction output means 3 calculates the correction operation amount hv from the fuzzy calculation means 2C. The final manipulated variable MV is added to the manipulated variable mv from the PID calculation means 1 and output to the controlled object.

【0025】次に、上記のように構成されるPID制御
装置の動作を図6に従って説明する。今、ファジィルー
ルの一例として、 (1)もし、偏差Eが負で大きく、かつ偏差Eの変化率
ΔEが零ならば、操作量を正で上げる。 (2)もし、偏差Eが零で、かつ偏差Eの変化率ΔEが
負で大きければ、操作量を負で上げる。 (3)もし、偏差Eが正で大きく、かつ偏差Eの変化率
ΔEが正で大きければ、操作量をそのまま維持する。 の3つのルールを与え、PID演算手段1に入力される
測定値PVと設定値SVとの間に偏差E=+5、偏差E
の変化率ΔE=+1が生じたとする。
Next, the operation of the PID controller constructed as described above will be described with reference to FIG. As an example of the fuzzy rule, (1) if the deviation E is negative and large and the rate of change ΔE of the deviation E is zero, the manipulated variable is increased by a positive value. (2) If the deviation E is zero and the rate of change ΔE of the deviation E is negative and large, the manipulated variable is increased negatively. (3) If the deviation E is positive and large and the rate of change ΔE of the deviation E is positive and large, the manipulated variable is maintained as it is. The deviation E = + 5 and the deviation E between the measured value PV and the set value SV input to the PID calculation means 1 are given.
Change rate ΔE = + 1 occurs.

【0026】すると、ファジィ演算手段2Cでは、各ル
ールの一致度を求め、偏差Eの度合と偏差Eの変化率Δ
Eの度合を比べて小さい方の度合を修正操作量hvの度
合とする。まず、ルール(1)では、偏差Eが+5であ
るから、メンバーシップ関数A11より度合Wは0であ
り、また、偏差Eの変化率ΔEが+1であるから、メン
バーシップ関数A12より度合Wは0.55となる。そ
して、偏差Eの度合の方が小さいから、修正操作量の度
合は0となる(図6(a)参照)。次に、ルール(2)
では、偏差Eが+5であるから、メンバーシップ関数A
21より度合Wは0であり、また、偏差Eの変化率ΔE
が+1であるから、メンバーシップ関数A22より度合
Wは0となる。そして、偏差Eおよび偏差Eの変化率Δ
Eの度合が同じであるから、修正操作量の度合は0とな
る(図6(b)参照)。さらに、ルール(3)では、偏
差Eが+5であるから、メンバーシップ関数A31より
度合Wは1であり、また、偏差Eの変化率ΔEが+1で
あるから、メンバーシップ関数A32より度合Wは0.
4となる。そして、偏差Eの変化率ΔEの度合の方が小
さいから、修正操作量の度合は0,4となる(図6
(c)参照)。
Then, the fuzzy calculation means 2C obtains the degree of coincidence of each rule, the degree of the deviation E and the change rate Δ of the deviation E.
The smaller degree of the degree of E is set as the degree of the correction operation amount hv. First, in rule (1), since the deviation E is +5, the degree W is 0 from the membership function A11, and since the rate of change ΔE of the deviation E is +1, the degree W is from the membership function A12. It becomes 0.55. Since the degree of the deviation E is smaller, the degree of the correction operation amount is 0 (see FIG. 6A). Next, rule (2)
Then, since the deviation E is +5, the membership function A
21, the degree W is 0, and the change rate ΔE of the deviation E is
Is +1, the degree W is 0 from the membership function A22. Then, the deviation E and the change rate Δ of the deviation E
Since the degree of E is the same, the degree of the correction operation amount is 0 (see FIG. 6B). Further, in the rule (3), since the deviation E is +5, the degree W is 1 from the membership function A31, and since the rate of change ΔE of the deviation E is +1, the degree W is from the membership function A32. 0.
It becomes 4. Since the degree of change ΔE of the deviation E is smaller, the degree of correction operation amount is 0, 4 (FIG. 6).
(See (c)).

【0027】すなわち、各ルール(1),(2),
(3)の結論部に求めた度合を当てはめると、結論部の
メンバーシップ関数は、ちょうど度合Wでカットされた
メンバーシップ関数B1,B2,B3になる。次に、度
合Wでカットされた結論部の各ルール(1),(2),
(3)のメンバーシップ関数B1,B2,B3を1つに
合成し、囲まれた境界部分の面積の重心を求める(図6
(c)参照)。
That is, each rule (1), (2),
When the degree obtained in the conclusion part of (3) is applied, the membership functions of the conclusion part become the membership functions B1, B2, B3 cut by the degree W. Next, each rule (1), (2) of the conclusion section cut by the degree W,
The membership functions B1, B2, B3 of (3) are combined into one, and the center of gravity of the area of the enclosed boundary portion is obtained (FIG. 6).
(See (c)).

【0028】そして、求めた重心を操作量軸(X軸)に
向かって垂直に下ろし、操作量軸との交点が修正操作量
hv(=0)となる。この修正操作量hvは操作量修正
出力手段3においてPID演算手段1で演算された操作
量mvに加算され、操作量mvに修正が施された後、最
終的な操作量MVとして制御対象に出力される。
Then, the obtained center of gravity is lowered vertically toward the operation amount axis (X axis), and the intersection with the operation amount axis becomes the corrected operation amount hv (= 0). This corrected manipulated variable hv is added to the manipulated variable mv calculated by the PID computing means 1 in the manipulated variable correction output means 3 to correct the manipulated variable mv, and then output as the final manipulated variable MV to the controlled object. To be done.

【0029】従って、上述した第1乃至第3の各実施例
では、PID演算手段1においてPID演算された結果
に基づく操作量mvをファジィ演算手段2(2A,2
B,2C)で演算した修正操作量hvにより補正して微
調整することができるので、PID定数の設定値変更時
においても、従来に比べて立ち上がり時間が速く、あら
ゆる制御対象に対してオーバシュートOSあるいはアン
ダシュートUSの生ずる度合を減少することができ、測
定値を設定値に対して速く収束することができる。
Therefore, in each of the above-mentioned first to third embodiments, the manipulated variable mv based on the result of the PID calculation by the PID calculation means 1 is calculated by the fuzzy calculation means 2 (2A, 2).
(B, 2C) can be corrected and finely adjusted by the correction operation amount hv calculated in (B, 2C). Therefore, even when the set value of the PID constant is changed, the rise time is faster than in the conventional case, and overshoot is caused for any control target. The degree of occurrence of OS or undershoot US can be reduced, and the measured value can quickly converge to the set value.

【0030】また、制御安定時に、外乱により不安定な
状態が生じても、短時間で安定状態に制御することがで
きる。さらに、オペレータによるPID定数の各パラメ
ータの設定をそれほど厳密でなくラフに行えるので、従
来に比べて設定時間を短縮できるとともに、オペレータ
にかかる作業負担を軽減することができる。
Further, when the control is stable, even if an unstable state occurs due to a disturbance, the stable state can be controlled in a short time. Further, since each parameter of the PID constant can be roughly set by the operator without being so strict, the setting time can be shortened and the work load on the operator can be reduced as compared with the conventional case.

【0031】また、ファジィルールを採用したファジィ
演算手段2を用いることで、状態に応じた制御を行うべ
く膨大な知識ベースを有する従来の調節計に比べ、本実
施例による装置によれば、全調整則を組み込む必要がな
く、知識ベースを小さくでき、装置全体の小型化を図る
ことができる。また、PID演算手段、ファジィ演算手
段、操作量補正出力手段はマイクロプロセッサ等を用い
メモリにソフト的に組み込むことにより、さらに小型化
が図れる。
Further, by using the fuzzy calculation means 2 which adopts the fuzzy rule, the apparatus according to the present embodiment is more effective than the conventional controller having a huge knowledge base for controlling according to the state. It is not necessary to incorporate an adjustment rule, the knowledge base can be reduced, and the overall size of the device can be reduced. Further, the PID calculation means, the fuzzy calculation means, and the manipulated variable correction output means can be further miniaturized by using a microprocessor or the like and incorporating them in a memory as software.

【0032】次に、図7はPID制御装置の第4実施例
を示しており、第1実施例と同一の構成要素には同一番
号を付している。この実施例によるPID制御装置は、
PID演算手段1、選択手段4、第1のファジィ演算手
段2D、第2のファジィ演算手段2E、第3のファジィ
演算手段2F、操作量補正出力手段3を備えて構成され
ている。
Next, FIG. 7 shows a fourth embodiment of the PID control device, and the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. The PID controller according to this embodiment is
It comprises PID calculation means 1, selection means 4, first fuzzy calculation means 2D, second fuzzy calculation means 2E, third fuzzy calculation means 2F, and manipulated variable correction output means 3.

【0033】PID演算手段1は上述した第1乃至第3
実施例と同様に制御対象として例えば電気炉内に配設さ
れた熱電対からの測定値PVと、例えば予め設定された
プログラムパターンの設定値SVとが入力しており、こ
の測定値PVと設定値SVとの偏差E(=SV−PV)
を演算し、この偏差Eに基づく操作量(例えば電気炉内
のヒータを駆動するための電力に相当)mvを操作量補
正出力手段3に出力している。
The PID calculation means 1 is the above-mentioned first to third
Similar to the embodiment, the measured values PV from a thermocouple arranged in an electric furnace and the set value SV of a preset program pattern, for example, are input as control targets, and the measured values PV and the set values are set. Deviation E from value SV (= SV-PV)
Is calculated, and the manipulated variable (e.g., the electric power for driving the heater in the electric furnace) mv based on the deviation E is output to the manipulated variable correction output means 3.

【0034】選択手段4は例えばデコーダ回路等で構成
され、PID演算手段1と同様に測定値PVと設定値S
Vが入力しており、これら測定値PVと設定値SVの偏
差Eに基づいて第1乃至第3の複数のファジィ演算手段
2D,2E,2Fにおけるどのファジィ演算手段を使用
するかを選択して決定している。
The selecting means 4 is composed of, for example, a decoder circuit or the like, and like the PID calculating means 1, the measured value PV and the set value S are set.
V is input, and based on the deviation E between the measured value PV and the set value SV, it is possible to select which of the first to third plurality of fuzzy calculation means 2D, 2E, 2F is to be used. I have decided.

【0035】第1のファジィ演算手段2Dは選択手段4
によって選択された時に、予め決められたファジィルー
ルに従って偏差Eの大きさの上下限値EU1,ED1が
例えばED1=−10〜EU1=+10とされたメンバ
ーシップ関数に基づいて偏差Eの大きさから修正操作量
hvを演算して操作量補正出力手段3に出力している。
The first fuzzy calculation means 2D is a selection means 4
Is selected according to a predetermined fuzzy rule, upper and lower limit values EU1 and ED1 of the deviation E are determined from the magnitude of the deviation E based on a membership function in which ED1 = -10 to EU1 = + 10, for example. The corrected manipulated variable hv is calculated and output to the manipulated variable correction output means 3.

【0036】第2のファジィ演算手段2Eは選択手段4
によって選択された時に、予め決められたファジィルー
ルに従って偏差Eの大きさの上下限値EU2,ED2が
第1のファジィ演算手段2Dの上下限値よりも小さい範
囲、例えばED2=−5〜EU2=+5とされたメンバ
ーシップ関数に基づいて偏差Eの大きさから修正操作量
hvを演算して操作量補正出力手段3に出力している。
The second fuzzy calculation means 2E is a selection means 4
When selected by, a range in which the upper and lower limit values EU2 and ED2 of the magnitude of the deviation E are smaller than the upper and lower limit values of the first fuzzy calculation means 2D, for example, ED2 = −5 to EU2 =, according to a predetermined fuzzy rule. Based on the membership function of +5, the corrected operation amount hv is calculated from the magnitude of the deviation E and is output to the operation amount correction output means 3.

【0037】第3のファジィ演算手段2Fは選択手段4
によって選択された時に、予め決められたファジィルー
ルに従って偏差Eの大きさの上下限値EU3,ED3が
第2のファジィ演算手段2Eの上下限値よりも小さい範
囲、例えばED3=−1〜EU3=+1とされたメンバ
ーシップ関数に基づいて偏差Eの大きさから修正操作量
hvを演算して操作量補正出力手段3に出力している。
The third fuzzy calculation means 2F is a selection means 4
When selected by, a range in which the upper and lower limit values EU3, ED3 of the magnitude of the deviation E are smaller than the upper and lower limit values of the second fuzzy calculation means 2E according to a predetermined fuzzy rule, for example, ED3 = -1 to EU3 = The corrected manipulated variable hv is calculated from the magnitude of the deviation E based on the membership function which is set to +1 and is output to the manipulated variable correction output means 3.

【0038】操作量補正出力手段3は例えば加算器等で
構成され、PID演算手段1からの操作量mvと、選択
手段4によって選択された何れかのファジィ演算手段2
D(あるいは2E,2F)からの修正操作量hvとを加
算して操作量mvを補正し、この加算値に対応する最終
的な操作量MVを制御対象の制御信号(例えばヒータの
駆動信号)として出力している。このように、第1乃至
第3のファジィ演算手段2D,2E,2Fの各メンバー
シップ関数の偏差の上下限値は各々異なり可変とされて
いる。
The manipulated variable correction output means 3 is composed of, for example, an adder, and the manipulated variable mv from the PID computing means 1 and any of the fuzzy computing means 2 selected by the selecting means 4.
The corrected manipulated variable hv from D (or 2E, 2F) is added to correct the manipulated variable mV, and the final manipulated variable MV corresponding to this added value is the control signal of the control target (for example, heater drive signal). Is output as. As described above, the upper and lower limit values of the deviations of the membership functions of the first to third fuzzy calculating means 2D, 2E, 2F are different and variable.

【0039】そして、上記のように構成されたPID制
御装置では、まず、設定値SVと測定値PVがかけ離れ
ている場合、設定値SVと測定値PVの偏差Eの大きさ
に基づいて選択手段4がメンバーシップ関数の偏差の上
下限値が最も大きい第1のファジィ演算手段2Dを選択
する。この第1のファジィ演算手段2Dでは、第1実施
例の動作で説明したように、偏差Eの大きさに基づいて
修正操作量hvを演算する。つまり、偏差Eの大きさに
基づいて各ルールのメンバーシップ関数の度合Wを求め
る。次に、求めた度合Wを各ルールの結論部に当てはめ
て結論部のメンバーシップ関数を求める。さらに、求め
たメンバーシップ関数を1つに合成し、囲まれた境界部
分の面積の重心を求める。そして、求めた重心を操作量
軸(X軸)に向かって垂直に下ろし、操作量軸との交点
を修正操作量hvとして演算する。
In the PID controller constructed as described above, first, when the set value SV and the measured value PV are far apart from each other, the selecting means is selected based on the magnitude of the deviation E between the set value SV and the measured value PV. 4 selects the first fuzzy computing means 2D having the largest upper and lower limits of the deviation of the membership function. As described in the operation of the first embodiment, the first fuzzy calculation means 2D calculates the correction operation amount hv based on the magnitude of the deviation E. That is, the degree W of the membership function of each rule is obtained based on the magnitude of the deviation E. Next, the obtained degree W is applied to the conclusion part of each rule to obtain the membership function of the conclusion part. Further, the obtained membership functions are combined into one, and the center of gravity of the area of the enclosed boundary portion is obtained. Then, the obtained center of gravity is vertically lowered toward the operation amount axis (X axis), and the intersection with the operation amount axis is calculated as the corrected operation amount hv.

【0040】この演算された修正操作量hvは操作量補
正出力手段3に入力され、操作量補正出力手段3は修正
操作量hvと演算手段からの操作量mvを加算して操作
量mvを補正して最終的な操作量MVを制御対象の制御
信号として出力する。そして、上述した動作により操作
量mvが補正されて設定値SVと測定値PVが近づいて
偏差Eが小さくなってくると、第1のファジィ演算手段
2Dではメンバーシップ関数の分解能等の問題から精度
が悪くなるため、メンバーシップ関数の偏差Eの上下限
値EU,EDの範囲が第1のファジィ演算手段2Dに比
べて狭く設定された第2のファジィ演算手段2Eが選択
手段4によって選択され、この第2のファジィ演算手段
2Eは上述した修正操作量hvを演算し、この修正操作
量hvによりPID演算手段1からの操作量mvが補正
されて最終的な操作量MVが制御対象の制御信号として
出力される。
The calculated corrected operation amount hv is input to the operation amount correction output means 3, and the operation amount correction output means 3 corrects the operation amount mv by adding the corrected operation amount hv and the operation amount mv from the operation means. Then, the final manipulated variable MV is output as a control signal for the controlled object. When the operation amount mv is corrected by the above-described operation and the set value SV and the measured value PV come close to each other and the deviation E becomes small, the first fuzzy calculation means 2D has an accuracy due to a problem such as the resolution of the membership function. Therefore, the selection means 4 selects the second fuzzy calculation means 2E in which the range of the upper and lower limits EU and ED of the deviation E of the membership function is set narrower than that of the first fuzzy calculation means 2D. The second fuzzy calculation means 2E calculates the above-mentioned correction operation amount hv, and the operation amount mv from the PID calculation means 1 is corrected by this correction operation amount hv, and the final operation amount MV is the control signal of the control target. Is output as.

【0041】さらに、上述した動作により操作量mvが
補正されて測定値PVが設定値SVに近づき、偏差Eが
小さくなると、メンバーシップ関数の偏差Eの上下限値
EU,EDの範囲が第2のファジィ演算手段2Eに比べ
てさらに狭く設定された第3のファジィ演算手段2Fが
選択手段4により選択されて同様に修正操作量hvが演
算され、この修正操作量hvによりPID演算手段1か
らの操作量mvが補正されて最終的な操作量MVが制御
対象の制御信号として出力される。
Further, when the operation amount mv is corrected by the above-described operation and the measured value PV approaches the set value SV and the deviation E becomes smaller, the range of the upper and lower limit values EU and ED of the deviation E of the membership function becomes the second value. The third fuzzy calculation means 2F set to be narrower than the fuzzy calculation means 2E is selected by the selection means 4 and the correction operation amount hv is calculated in the same manner, and the correction operation amount hv is calculated from the PID calculation means 1. The manipulated variable mv is corrected and the final manipulated variable MV is output as a control signal for the controlled object.

【0042】次に、図8はPID制御装置の第5実施例
を示している。この実施例によるPID制御装置は、フ
ァジィ演算手段2として第1乃至第3の3つのファジィ
演算手段2G,2H,2Iを備え、各ファジィ演算手段
2G,2H,2Iにおける偏差Eの変化率ΔEの上下限
値ΔEU,ΔEDの範囲が例えばΔED1=−8〜ΔE
U1=+12、ΔED2=−3〜ΔEU2=+7、ΔE
D3=+1〜ΔEU3=+3と異なって可変とされてお
り、選択手段4としてのデコード回路が測定値PVと設
定値SVの偏差Eの変化率ΔEに基づいて何れかのファ
ジィ演算手段2G(あるいは2H,2I)を選択し、こ
の選択されたファジィ演算手段2G(あるいは2H,2
I)のメンバーシップ関数に基づいて偏差Eの変化率Δ
Eから修正操作量hvを演算し、操作量補正出力手段3
がPID演算手段1からの操作量mvと修正操作量hv
とを加算して操作量mvを補正し、この加算値に対応す
る最終的な操作量MVを制御対象の制御信号(例えばヒ
ータの駆動信号)として出力している。
Next, FIG. 8 shows a fifth embodiment of the PID control device. The PID control device according to this embodiment includes first to third fuzzy calculation means 2G, 2H, 2I as the fuzzy calculation means 2, and the change rate ΔE of the deviation E in each fuzzy calculation means 2G, 2H, 2I. The range of the upper and lower limit values ΔEU and ΔED is, for example, ΔED1 = −8 to ΔE.
U1 = + 12, ΔED2 = −3 to ΔEU2 = + 7, ΔE
Different from D3 = + 1 to ΔEU3 = + 3, it is variable, and the decoding circuit as the selection means 4 is based on the change rate ΔE of the deviation E between the measured value PV and the set value SV, and any fuzzy operation means 2G (or 2H, 2I) is selected, and the selected fuzzy operation means 2G (or 2H, 2I) is selected.
Change rate Δ of deviation E based on the membership function of I)
The corrected manipulated variable hv is calculated from E, and the manipulated variable correction output means 3
Is the operation amount mv from the PID calculation means 1 and the corrected operation amount hv
Is added to correct the manipulated variable mv, and the final manipulated variable MV corresponding to the added value is output as a control signal (for example, a heater drive signal) for the control target.

【0043】そして、上記のように構成されたPID制
御装置では、第4実施例と同様に、ファジィ演算手段2
G,2H,2Iの中で、偏差Eの変化率ΔEの上下限値
ΔEU,ΔEDの範囲が一番大きい第1のファジィ演算
手段2Gがまず選択されて上述した修正操作量hvが演
算され、この修正操作量hvによりPID演算手段1か
らの操作量mvが補正されて最終的な操作量MVが制御
対象の制御信号として出力される。以下、測定値PVが
設定値SVに近づくに連れて第2のファジィ演算手段2
H、第3のファジィ演算手段2Iが選択手段4によって
順に選択され、演算された修正操作量hvによりPID
演算手段1からの操作量mvが補正されて最終的な操作
量MVが制御対象の制御信号として出力される。
In the PID controller constructed as described above, the fuzzy calculation means 2 is used as in the fourth embodiment.
Of the G, 2H, 2I, the first fuzzy calculation means 2G having the largest range of the upper and lower limit values ΔEU, ΔED of the change rate ΔE of the deviation E is first selected, and the above-mentioned correction operation amount hv is calculated, The corrected operation amount hv corrects the operation amount mv from the PID calculation means 1, and the final operation amount MV is output as a control signal of the control target. Hereinafter, as the measured value PV approaches the set value SV, the second fuzzy calculation means 2
H and the third fuzzy calculation means 2I are sequentially selected by the selection means 4 and the PID is calculated by the calculated correction operation amount hv.
The manipulated variable mv from the computing means 1 is corrected and the final manipulated variable MV is output as a control signal for the controlled object.

【0044】次に、図9はPID制御装置の第6実施例
を示している。この実施例によるPID制御装置は、上
述した第4実施例および第5実施例のPID制御装置を
組み合わせたもので、この実施例では、ファジィ演算手
段2として第1乃至第3の3つのファジィ演算手段2
J,2K,2Lを備え、各ファジィ演算手段2J,2
K,2Lにおける偏差Eの大きさの上下限値EU,ED
の範囲が例えばED=−10〜EU=+10、ED2=
−5〜EU2=+5、ED3=−1〜EU3=+1、ま
た、偏差Eの変化率ΔEの上下限値ΔEU,ΔEDの範
囲が例えばΔED1=−8〜ΔEU1=+12、ΔED
2=−3〜ΔEU2=+7、ΔED3=+1〜ΔEU3
=+3と異なって可変とされており、選択手段4として
のデコード回路が測定値PVと設定値SVの偏差Eの変
化率ΔEに基づいて何れかのファジィ演算手段2J(あ
るいは2K,2L)を選択し、この選択されたファジィ
演算手段2J(あるいは2K,2L)のメンバーシップ
関数に基づいて偏差Eおよび偏差Eの変化率ΔEから修
正操作量hvを演算し、操作量補正出力手段3がPID
演算手段1からの操作量mvと修正操作量hvとを加算
して操作量mvを補正し、この加算値に対応する最終的
な操作量MVを制御対象の制御信号(例えばヒータの駆
動信号)として出力している。
Next, FIG. 9 shows a sixth embodiment of the PID control device. The PID control device according to this embodiment is a combination of the PID control devices of the above-described fourth and fifth embodiments. In this embodiment, the fuzzy operation means 2 has three fuzzy operations, first to third. Means 2
J, 2K, 2L, each fuzzy computing means 2J, 2
Upper and lower limit values EU and ED of deviation E in K and 2L
The range of ED = −10 to EU = + 10, ED2 =
-5 to EU2 = + 5, ED3 = -1 to EU3 = + 1, and the range of the upper and lower limit values ΔEU and ΔED of the change rate ΔE of the deviation E is, for example, ΔED1 = -8 to ΔEU1 = + 12, ΔED.
2 = −3 to ΔEU2 = + 7, ΔED3 = + 1 to ΔEU3
= + 3, which is variable, and the decoding circuit as the selection means 4 selects any fuzzy calculation means 2J (or 2K, 2L) based on the change rate ΔE of the deviation E between the measured value PV and the set value SV. Based on the membership function of the selected fuzzy calculation means 2J (or 2K, 2L), the correction operation amount hv is calculated from the deviation E and the change rate ΔE of the deviation E, and the operation amount correction output means 3 outputs the PID.
The manipulated variable mv from the calculation means 1 is added to the modified manipulated variable hv to correct the manipulated variable mV, and the final manipulated variable MV corresponding to this added value is the control signal of the control target (for example, heater drive signal). Is output as.

【0045】そして、上記のように構成されたPID制
御装置では、第4実施例と同様に、ファジィ演算手段2
G,2H,2Iの中で、偏差Eの上下限値EU,EDお
よび偏差Eの変化率ΔEの上下限値ΔEU,ΔEDの範
囲が一番大きい第1のファジィ演算手段2Jがまず選択
されて上述した修正操作量hvが演算され、この修正操
作量hvによりPID演算手段1からの操作量mvが補
正されて最終的な操作量MVが制御対象の制御信号とし
て出力される。以下、測定値PVが設定値SVに近づく
に連れて第2のファジィ演算手段2K、第3のファジィ
演算手段2Lが選択手段4によって順に選択され、演算
された修正操作量hvによりPID演算手段1からの操
作量mvが補正されて最終的な操作量MVが制御対象の
制御信号として出力される。
In the PID controller constructed as described above, the fuzzy calculation means 2 is used, as in the fourth embodiment.
Of G, 2H, 2I, the first fuzzy computing means 2J having the largest range of the upper and lower limit values EU, ED of the deviation E and the upper and lower limit values ΔEU, ΔED of the change rate ΔE of the deviation E is selected first. The above-described correction operation amount hv is calculated, the operation amount mv from the PID calculation means 1 is corrected by this correction operation amount hv, and the final operation amount MV is output as the control signal of the control target. Hereinafter, as the measured value PV approaches the set value SV, the second fuzzy calculation means 2K and the third fuzzy calculation means 2L are sequentially selected by the selection means 4, and the PID calculation means 1 is calculated by the calculated correction operation amount hv. The manipulated variable mv from is corrected and the final manipulated variable MV is output as a control signal of the controlled object.

【0046】従って、上述した第4乃至第6の各実施例
では、偏差Eおよび偏差Eの変化率ΔEに応じた各々異
なる範囲の上下限値EU,ED,ΔEU,ΔEDでなる
ファジィ演算手段2D,2E,2F(第4実施例)、2
G,2H,2I(第5実施例)、2J,2K,2L(第
6実施例)が順次選択的に切り換えられて操作量mvの
補正を行っており、複数あるファジィ演算手段2D,2
E,2F(第4実施例)、2G,2H,2I(第5実施
例)、2J,2K,2L(第6実施例)は同時に稼働せ
ず、偏差Eあるいは偏差Eの変化率ΔEに応じて順次切
り換えられ1台のみ稼働する構成なので、演算時間が従
来のものと変わらずに高精度な制御を行うことができ
る。
Therefore, in each of the above-mentioned fourth to sixth embodiments, the fuzzy operation means 2D having the upper and lower limit values EU, ED, ΔEU, ΔED which are different from each other in accordance with the deviation E and the change rate ΔE of the deviation E. , 2E, 2F (fourth embodiment), 2
G, 2H, 2I (fifth embodiment), 2J, 2K, 2L (sixth embodiment) are sequentially and selectively switched to correct the manipulated variable mv, and there are a plurality of fuzzy calculation means 2D, 2
E, 2F (fourth embodiment), 2G, 2H, 2I (fifth embodiment), 2J, 2K, 2L (sixth embodiment) do not operate at the same time, and the deviation E or the change rate ΔE of the deviation E is determined. Since the configuration is such that only one unit is operated sequentially by switching the operation time, it is possible to perform highly accurate control with the calculation time being the same as the conventional one.

【0047】ところで、上述した第6実施例では、ファ
ジィ演算手段2J,2K,2Lを偏差Eの大きさの上下
限値EU,EDおよび偏差Eの変化率ΔEの上下限値Δ
EU,ΔEDを可変とした構成について説明したが、偏
差Eの大きさあるいは偏差Eの変化率ΔEの何れか一方
の上下限値EU,ED,ΔEU,ΔEDを固定としても
よい。
By the way, in the above-described sixth embodiment, the fuzzy calculation means 2J, 2K, 2L are set to the upper and lower limit values EU and ED of the magnitude of the deviation E and the upper and lower limit values ΔE of the change rate ΔE of the deviation E.
Although the configuration in which EU and ΔED are variable has been described, the upper and lower limit values EU, ED, ΔEU, and ΔED of either the magnitude of the deviation E or the change rate ΔE of the deviation E may be fixed.

【0048】また、上述した各実施例では、ファジィル
ールを2つあるいは3つの場合を例にとって説明した
が、複数のルールを定めれば、さらに高精度な操作量の
補正を行うことができる。さらに、より細かい制御を行
う場合には、偏差Eの上下限値EU,EDあるいは偏差
Eの変化率ΔEの上下限値ΔEU,ΔEDが異なるファ
ジィ演算手段2の台数を増すことで容易に実現すること
ができる。また、制御対象が時変化するような系に対し
ては、選択手段としてのデコーダ回路を工夫することに
よって安定制御を実現することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the number of fuzzy rules is two or three has been described as an example. However, if a plurality of rules are defined, the operation amount can be corrected with higher accuracy. Further, in the case of performing finer control, it is easily realized by increasing the number of the fuzzy calculation means 2 having different upper and lower limit values EU, ED of the deviation E or upper and lower limit values ΔEU, ΔED of the change rate ΔE of the deviation E. be able to. Further, for a system in which the controlled object changes with time, stable control can be realized by devising a decoder circuit as a selecting means.

【0049】さらに、上述した各実施例において、ファ
ジィ演算手段2の調整則を変えることにより、温度等の
ように制御応答の緩やかな系から流量、圧力等のような
制御応答の速い系まで安定して制御を行うことができ
る。例えば、プログラムパターンのような制御のとき
は、次のファジィルールを追加する(図10参照)。 (1A)前回設定値変化が正で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を減らす。 (2A)前回設定値変化が負で今回設定値変化がそのま
まならば、操作量を増す。 (3A)前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
正ならば、操作量を増す。 (4A)前回設定値変化がそのままで今回設定値変化が
負ならば、操作量を減らす。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, by changing the adjustment rule of the fuzzy calculation means 2, stable from a system having a slow control response such as temperature to a system having a fast control response such as flow rate and pressure. Can be controlled. For example, in the case of control such as a program pattern, the following fuzzy rule is added (see FIG. 10). (1A) If the previous set value change is positive and the present set value change remains, the operation amount is reduced. (2A) If the previous change in the set value is negative and the change in the current set value remains the same, increase the operation amount. (3A) If the previous set value change remains the same and the present set value change is positive, the operation amount is increased. (4A) If the previous set value change remains the same and the present set value change is negative, the operation amount is reduced.

【0050】また、連続炉、トンネル炉等のように設定
値が時々刻々と変化する制御に対しても安定した制御を
実現することができる。さらに、カスケード接続による
制御、定値制御等においても、同様に安定した制御を行
うことができる。
Further, stable control can be realized even for control in which the set value changes momentarily, such as in a continuous furnace or a tunnel furnace. Further, also in the control by the cascade connection, the constant value control, etc., similarly, stable control can be performed.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のPID制
御装置によれば、あらゆる制御対象に対してオーバシュ
ートあるいはアンダシュートの生ずる度合を減少させて
測定値を設定値に対して速く収束させることができる。
また、PID定数の調整がそれほど厳密でなくラフに行
えるので、オペレータにかかる負担が軽減でき、調整時
間の短縮が図れ、演算時間が速く安定した制御を行うこ
とができる。また、請求項2のPID制御装置によれ
ば、複数のファジィ演算手段は偏差Eあるいは偏差Eの
変化率ΔEに応じて1台のみが選択されて順次稼働する
構成なので、演算時間が従来のものと変わらずに高精度
な制御を行うことができる。
As described above, according to the PID control device of the present invention, the degree of occurrence of overshoot or undershoot is reduced for any controlled object, and the measured value is quickly converged to the set value. be able to.
Further, since the PID constant can be adjusted roughly and roughly, the burden on the operator can be reduced, the adjustment time can be shortened, and the calculation time can be shortened and stable control can be performed. Further, according to the PID control device of claim 2, only one of the plurality of fuzzy calculation means is selected in accordance with the deviation E or the change rate ΔE of the deviation E, and the fuzzy calculation means are sequentially operated. High-precision control can be performed without changing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるPID制御装置の第1実施例を示
すブロック構成図
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first embodiment of a PID control device according to the present invention.

【図2】同装置の第1実施例におけるファジィルールに
基づくファジィ制御手段の動作を説明するための図
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of fuzzy control means based on fuzzy rules in the first embodiment of the same device.

【図3】本発明によるPID制御装置の第2実施例を示
すブロック構成図
FIG. 3 is a block configuration diagram showing a second embodiment of the PID control device according to the present invention.

【図4】同装置の第2実施例におけるファジィルールに
基づくファジィ制御手段の動作を説明するための図
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of fuzzy control means based on fuzzy rules in the second embodiment of the same device.

【図5】本発明によるPID制御装置の第3実施例を示
すブロック構成図
FIG. 5 is a block diagram showing the third embodiment of the PID control device according to the present invention.

【図6】同装置の第3実施例におけるファジィルールに
基づくファジィ制御手段の動作を説明するための図
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of fuzzy control means based on fuzzy rules in the third embodiment of the device.

【図7】本発明によるPID制御装置の第4実施例を示
すブロック構成図
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the PID control device according to the present invention.

【図8】本発明によるPID制御装置の第5実施例を示
すブロック構成図
FIG. 8 is a block configuration diagram showing a fifth embodiment of the PID control device according to the present invention.

【図9】本発明によるPID制御装置の第6実施例を示
すブロック構成図
FIG. 9 is a block diagram showing the sixth embodiment of the PID control device according to the present invention.

【図10】調節計によって制御される温度のプログラム
パターンに対する制御量の推移の一例を示す図
FIG. 10 is a diagram showing an example of transition of a control amount with respect to a temperature program pattern controlled by a controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…PID演算手段、2(2A〜2L)…ファジィ演算
手段、3…操作量補正出力手段、4…選択手段、SV…
設定値、PV…測定値、E…偏差、ΔE…変化率、mv
…操作量、hv…修正操作量、MV…最終的な操作量。
1 ... PID computing means, 2 (2A to 2L) ... fuzzy computing means, 3 ... manipulation amount correction output means, 4 ... selecting means, SV ...
Set value, PV ... Measured value, E ... Deviation, ΔE ... Change rate, mv
... manipulated variable, hv ... modified manipulated variable, MV ... final manipulated variable.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め設定された設定値と、制御対象から
の測定値との偏差をPID演算し、該PID演算された
値に対応する操作量を出力するPID制御装置におい
て、 予め決められたファジィルールに従って前記偏差の大き
さあるいは該偏差の変化率の少なくとも一方の上下限値
が固定とされたメンバーシップ関数に基づいて前記制御
対象からの測定値の偏差の大きさあるいは該偏差の変化
率から修正操作量を演算するファジィ演算手段と、該フ
ァジィ演算手段が演算した修正操作量に基づいて前記P
ID演算された値を補正して操作量を出力する操作量補
正出力手段とを備えたことを特徴とするPID制御装
置。
1. A PID control device that calculates a deviation between a preset set value and a measured value from a controlled object and outputs a manipulated variable corresponding to the PID calculated value. According to a fuzzy rule, the magnitude of the deviation of the measured value from the controlled object or the rate of change of the deviation based on a membership function in which the upper and lower limit values of at least one of the magnitude of the deviation and the rate of change of the deviation are fixed Based on the correction operation amount calculated by the fuzzy calculation means and the fuzzy calculation means for calculating the correction operation amount from
A PID control device comprising: a manipulated variable correction output unit that corrects a value calculated by ID and outputs a manipulated variable.
【請求項2】 予め設定された設定値と、制御対象から
の測定値との偏差をPID演算し、該PID演算された
値に対応する操作量を出力するPID制御装置におい
て、 予め決められたファジィルールに従って前記偏差の大き
さあるいは該偏差の変化率の少なくとも一方の上下限値
が可変とされたメンバーシップ関数に基づいて前記制御
対象からの測定値の偏差の大きさあるいは該偏差の変化
率から修正操作量を演算するファジィ演算手段と、前記
偏差の大きさあるいは該偏差の変化率に応じて前記ファ
ジィ演算手段を順次切り換えて選択する選択手段と、該
選択手段により選択されたファジィ演算手段が演算した
修正操作量に基づいて前記PID演算された値を補正し
て操作量を出力する操作量補正出力手段とを備えたこと
を特徴とするPID制御装置。
2. A PID control device that calculates a deviation between a preset set value and a measured value from a controlled object, and outputs a manipulated variable corresponding to the PID calculated value. The magnitude of the deviation of the measured value from the controlled object or the rate of change of the deviation based on a membership function in which the upper and lower limit values of at least one of the magnitude of the deviation and the rate of change of the deviation are variable according to a fuzzy rule. A fuzzy computing means for computing a correction operation amount, a selecting means for sequentially switching and selecting the fuzzy computing means according to the magnitude of the deviation or the rate of change of the deviation, and the fuzzy computing means selected by the selecting means. And a manipulated variable correction output means for correcting the value calculated by the PID based on the corrected manipulated variable calculated by the above and outputting the manipulated variable. D controller.
JP12341592A 1992-05-15 1992-05-15 Pid controller Pending JPH05324011A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12341592A JPH05324011A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Pid controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12341592A JPH05324011A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Pid controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05324011A true JPH05324011A (en) 1993-12-07

Family

ID=14859997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12341592A Pending JPH05324011A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Pid controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05324011A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013208503A (en) * 2002-05-24 2013-10-10 Baxter Internatl Inc Peritoneal dialysis machine with variable voltage input control scheme
CN115490100A (en) * 2022-09-30 2022-12-20 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 Control method, device and system of lifting system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013208503A (en) * 2002-05-24 2013-10-10 Baxter Internatl Inc Peritoneal dialysis machine with variable voltage input control scheme
CN115490100A (en) * 2022-09-30 2022-12-20 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 Control method, device and system of lifting system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS635401A (en) Proportional control method for program temperature regulator
JP2003330504A (en) Control apparatus
JPH05324011A (en) Pid controller
JPH11345080A (en) Operation unit
JPH04294402A (en) Pid control device
JP2830640B2 (en) Adjustment control device
JP3028448B2 (en) Control system
JPH1185214A (en) Process control device
JPS58149503A (en) Method for controlling operation of controller
JPH07104805A (en) Method and device for controlling controller of semiconductor manufacturing device
JP3494082B2 (en) Time proportional control device
JP2575832B2 (en) Multi-variable control device
JP2791011B2 (en) Control parameter setting device for plant control system
JP2839679B2 (en) Automatic tuning device for control parameters
JPH075929A (en) Regulating valve controller
JPH1082719A (en) Engine torque control device
JP2844636B2 (en) Program control unit
JPH061403B2 (en) Cascade adjustment device
JPH02129702A (en) Process controller
JP2001273004A (en) Method for adjusting target value and process control device using the same
JPH0580864A (en) Furnace temperature combustion control method
JPH01279304A (en) Integral proportion compensator for servo control system
JPH099694A (en) Automatic voltage regulator for generator
JP2915220B2 (en) Process control equipment
JP3137449B2 (en) Adjustment device